Fatigue en ultra-trail : ce que la science mesure

La fatigue en ultra-trail n'est pas seulement musculaire : une grande partie vient du système nerveux. Après un ultra, les coureurs perdent environ 40 % de leur force, et cette perte est en bonne partie une fatigue dite centrale, l'incapacité du système nerveux à contracter le muscle à fond. C'est ce que mesure depuis des années Guillaume Millet, professeur de physiologie de l'exercice à l'Université Jean Monnet de Saint-Étienne, spécialiste de la fatigue neuromusculaire et ancien ultra-traileur de haut niveau.

Cet article reprend ce qu'il explique dans l'épisode d'Extraterrien consacré à la fatigue, et le complète avec les études qui appuient ou nuancent ses propos.

Fatigue en ultra-trail : de quoi parle-t-on ?

Contrairement à la fatigue chronique d'un patient, qui ne disparaît pas avec le repos, celle de l'ultra-traileur est choisie, mesurable et réversible : on dort, on mange, et elle s'en va.

La mesure de référence : la force maximale

Le physiologiste mesure la force maximale des quadriceps et des mollets avant et après la course, sur le terrain (à l'UTMB et sur plusieurs de ses distances) ou sur des 24 heures sur tapis roulant.

• la perte de force atteint environ 40 % après un ultra ;
• elle augmente avec la distance jusqu'à des formats proches de la CCC (100 km, 6 000 m de dénivelé), puis elle plafonne ;
• une TDS ou un UTMB ne font pas forcément perdre plus de force qu'une CCC.

Sur l'UTMB (166 km, 9 500 m de dénivelé positif), son équipe a mesuré une baisse de 35 % de la force des extenseurs du genou et de 39 % de celle des fléchisseurs plantaires, avec une récupération presque complète en neuf jours (Millet et al., 2011).

Fatigue centrale et fatigue périphérique

La fatigue neuromusculaire a deux composantes :

• la fatigue périphérique : le muscle lui-même produit moins de force ;
• la fatigue centrale : le système nerveux n'arrive plus à recruter tout le muscle.

Sur ses études d'ultra, Guillaume Millet a parfois observé que les deux tiers de la perte de force venaient du système nerveux, et un tiers seulement du muscle. Un 400 m, à l'inverse, crée une fatigue périphérique sans fatigue centrale. En revanche, une fatigue centrale sans aucune fatigue périphérique n'existe pas à sa connaissance, parce qu'elle naît en grande partie de ce qui se passe dans le muscle.

Comment on mesure la fatigue centrale

Le coureur pousse au maximum. Au moment du pic, on stimule électriquement le nerf fémoral, au niveau de la hanche. Avant la course, la stimulation n'ajoute presque rien : tout le muscle est déjà mobilisé. Après un ultra, elle fait regagner de la force. « J'avais de la ressource en fait, je suis juste incapable de la mobiliser », résume Guillaume Millet, qui a servi plusieurs fois de cobaye.

Pourquoi la course fatigue plus le système nerveux

Courir ou pédaler : la même durée, pas la même fatigue

Son équipe a comparé 3 heures de course et 3 heures de vélo, à la même intensité relative, chez les mêmes sportifs. La force maximale baisse d'environ 25 % dans les deux cas, mais la capacité du système nerveux à activer le muscle chute davantage après la course (Brownstein et al., 2022). C'est l'étude dont il se dit « assez fier ».

L'hypothèse des fuseaux neuromusculaires

La différence entre les deux sports : la course enchaîne des cycles d'étirement et de raccourcissement à chaque foulée, alors que le pédalage est concentrique. Les fuseaux neuromusculaires, des capteurs sensibles à l'étirement qui renforcent la contraction, pourraient perdre en efficacité à force d'être sollicités. Guillaume Millet le précise : c'est une hypothèse appuyée sur des indices indirects.

Sommeil, stress et fatigue cognitive

Ce qui change, c'est la perception de l'effort

Deux heures de tâche cognitive exigeante avant un effort aérobie dégradent la performance, sans toucher la capacité à produire une force maximale brève. Le temps d'effort à 80 % de la puissance maximale passe ainsi de 754 à 640 secondes après une tâche mentale (Marcora et al., 2009). La privation de sommeil agit de la même façon : une nuit blanche ne réduit pas la force maximale, mais elle augmente l'effort perçu et raccourcit le temps jusqu'à l'abandon à vélo (Temesi et al., 2013).

Le modèle de la chasse d'eau

Guillaume Millet a proposé un modèle pour l'ultra, le « flush model » (Millet, 2011). La perception de l'effort y est comparée au niveau d'eau d'une cuve : quand elle atteint le haut, on ralentit ou on s'arrête. Arriver à l'UTMB après une semaine de rendez-vous stressants, c'est partir avec la cuve déjà en partie remplie. Ses conseils pour la semaine d'avant :

• dormir le plus possible ;
• éviter les rendez-vous professionnels stressants ;
• limiter les soucis familiaux autant que la vie le permet.

Plus l'épreuve est longue, plus cela compte. Pour le sommeil en général, voir notre article sur le sommeil et la récupération sportive.

Lactate et biomarqueurs de la fatigue

Le lactate, un témoin et pas un coupable

C'est la croyance qu'il aimerait voir disparaître. Le lactate est un substrat énergétique, pas la cause de la fatigue musculaire. L'acidose renseigne sur le niveau d'effort, et elle fait « brûler » les cuisses, mais ce n'est pas elle qui réduit directement la force du muscle à température corporelle. Le suspect principal lors des efforts intenses est le phosphate inorganique, qui s'accumule quand la phosphocréatine se dégrade (Westerblad et al., 2002).

Antidouleurs et anti-inflammatoires : les risques en ultra

Couper la douleur ne supprime pas la fatigue

Une étude américaine a bloqué les signaux nerveux venant des muscles par une injection de fentanyl dans la moelle épinière, avant un contre-la-montre de 5 km à vélo. Les cyclistes partent plus fort (puissance supérieure de 6 % sur la première moitié), puis s'effondrent (11 % de moins sur la seconde). Le chrono ne s'améliore pas, et la fatigue du muscle est bien plus marquée à l'arrivée (Amann et al., 2009). Pour Guillaume Millet, prendre des antidouleurs pour finir revient à court-circuiter ces informations et à désactiver la protection du cerveau. Il parle de conduite dopante, même quand le produit est autorisé.

Le rein, premier exposé

Les anti-inflammatoires non stéroïdiens (ibuprofène et apparentés, en vente libre) réduisent le travail du rein au moment où il est le plus sollicité : dommages musculaires, rhabdomyolyse, déshydratation. Avec un collègue médecin, il a étudié une vingtaine de coureurs passés en réanimation ou en dialyse après un ultra. Plus de la moitié souffraient d'insuffisance rénale, et la majorité avaient pris des anti-inflammatoires. Ce travail n'est pas encore publié.

Un essai randomisé va dans son sens, avec une nuance : sur 50 miles d'ultra, 52 % des coureurs sous ibuprofène ont présenté une atteinte rénale aiguë, contre 34 % sous placebo, une différence qui n'atteint pas le seuil de significativité statistique (Lipman et al., 2017). Il ne s'agit pas d'interdire tout anti-inflammatoire prescrit par un médecin, précise-t-il, mais d'arrêter d'en prendre « juste parce qu'on a un peu mal aux jambes ». Pour aller plus loin, lisez notre article sur les antidouleurs en ultra-trail.

Ce que la science a corrigé

La limite des 60 g de glucides par heure

Dans la première édition de son livre « Ultra Trail, plaisir, performance et santé » (2012), il écrivait qu'on ne pouvait pas dépasser 60 g de glucides par heure. Il le reconnaît aujourd'hui : « c'était une énorme bêtise ». Le système digestif s'entraîne. Après 28 jours d'entraînement avec un apport élevé en glucides, l'oxydation des glucides ingérés pendant l'effort augmente (Cox et al., 2010). Le détail des quantités est dans notre article glucides à l'effort.

Le projet 0 to 100

Lancé en mars 2026 avec le CHU de Saint-Étienne, « 0 to 100 » prépare 40 sédentaires de 25 à 50 ans (20 femmes, 20 hommes) à prendre le départ de la CCC en août 2027, après 18 mois d'entraînement :

• des critères stricts : même trois marches d'une heure par semaine étaient éliminatoires ;
• un volume qui doit monter à 10 à 12 heures par semaine, en mêlant course, vélo, renforcement et mobilité ;
• un suivi par un coach, un kiné de la Clinique du Coureur et une équipe médicale ;
• des tests réguliers (VO2max, force, prise de sang, foulée), plus biopsie musculaire et IRM au début et à la fin.

La CCC est « le prétexte », dit-il : l'objectif est de montrer qu'un entraînement de gros volume, bien encadré, améliore la santé davantage que les seules recommandations de l'OMS. Il le répète : il ne conseille à personne de passer de zéro à 100 km en 18 mois sans ce suivi.

La fatigue aiguë d'une course ne doit pas être confondue avec la fatigue accumulée sur des mois. Sur ce sujet, lisez notre article sur les signes de surentraînement, à partir du témoignage d'Anne-Lise Rousset.

Les études citées

• Amann M, Proctor LT, Sebranek JJ, Pegelow DF, Dempsey JA. Opioid-mediated muscle afferents inhibit central motor drive and limit peripheral muscle fatigue development in humans. Journal of Physiology, 2009.
• Brownstein CG, Metra M, Sabater Pastor F, Faricier R, Millet GY. Disparate mechanisms of fatigability in response to prolonged running versus cycling of matched intensity and duration. Medicine & Science in Sports & Exercise, 2022.
• Cox GR, Clark SA, Cox AJ et al. Daily training with high carbohydrate availability increases exogenous carbohydrate oxidation during endurance cycling. Journal of Applied Physiology, 2010.
• Lipman GS, Shea K, Christensen M et al. Ibuprofen versus placebo effect on acute kidney injury in ultramarathons: a randomised controlled trial. Emergency Medicine Journal, 2017.
• Marcora SM, Staiano W, Manning V. Mental fatigue impairs physical performance in humans. Journal of Applied Physiology, 2009.
• Millet GY, Tomazin K, Verges S et al. Neuromuscular consequences of an extreme mountain ultra-marathon. PLoS ONE, 2011.
• Millet GY. Can neuromuscular fatigue explain running strategies and performance in ultra-marathons? The flush model. Sports Medicine, 2011.
• Temesi J, Arnal PJ, Davranche K et al. Does central fatigue explain reduced cycling after complete sleep deprivation? Medicine & Science in Sports & Exercise, 2013.
• Westerblad H, Allen DG, Lännergren J. Muscle fatigue: lactic acid or inorganic phosphate the major cause? News in Physiological Sciences, 2002.

Cet article ne remplace pas l'avis d'un professionnel de santé. Avant de prendre un médicament pendant une course, ou en cas de douleur qui dure, parlez-en à un médecin du sport.

Pour tout comprendre, écoutez l'épisode complet avec Guillaume Millet.